《二戰德軍史》柴油引擎戰車
小弟最近在書店閒逛看雜誌偶然發現的一篇文章覺得不錯, 就花了兩天把它翻譯一下
柴油引擎屬於車輛輜重類, 所以就貼在輕重兵器討論區了!!
不過因為本身不是學工學方面的, 若有翻譯不妥的地方請指點!!
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二戰德軍為什麼沒有採用柴油戰車??
今天軍用車輛, 尤其是大型車輛, 幾乎都是使用柴油引擎。主要是因為柴油引擎不只省油, 中彈也不易起火爆炸, 可以說幾乎就是百分之百符合軍用車輛的要求設計。但是, 各位或許不知道, 在今天柴油戰車是理所當然的時代, 回顧當年, 柴油擎雖然是德國人發明的, 而且德國在軍事技術上一直走在世界的先端, 然而二次大戰時德軍所發展的那些留名千古的戰車, 竟然都採用汽油引擎, 這實在是一個軍事史上很有趣的事情。
http://www.tamiya.com/japan/products/56009tiger/tiger_pre2.jpg
法國 Saumur 戰車博物館為德國虎王戰車保養引擎
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手動式也要保養, 需要兩個人才轉得動
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滾滾白煙!! 60年前V字型12汽缸700馬力的汽油引擎仍然健在!!
[ 本帖最後由 DDS 於 2006-8-26 08:10 編輯 ]
發明家之死
http://crown.kt.fc2.com/engine01.jpg柴油引擎之父 Rudolf Diesel 氏(1858～1913)
柴油引擎英文叫”Diesel engine”!!
1913年9月29日, 一艘從比利時開往英國的郵輪上有個德國發明家從船上跳海自殺。一般世間的說法是, 由於他的發明無法被市場接受, 在推銷不出他所發明的東西而導致資金周轉不靈, 負債累累後自殺以求解脫。但是當年另有一說是, 德國特務為了防止他的發明被別國竊取而將之暗殺, 無論後世如何評論, 他就是發明柴油引擎的 Rudolf Diesel 先生。在他自殺翌年歐洲爆發了一次大戰, 德國那時U艇即已經採用他所發明的柴油引擎因而在性能上佔儘優勢, 所以說為了防止這項技術流入敵國英國而派特務暗殺之說也不無可信之處。
但是如果暗殺之說成立, 那表示德國軍方已經採用他的發明, 怎會讓他的公司走到資金週轉不靈的地步, 還要不顧叛國之名跑到英國?? 所以其實暗殺之說實在很難讓人信服。反過來說如果Desel不要太早死(享年55歲), 像他父親一樣活到71歲的話, 他就可以親眼看到自己的發明其實被應用在近代所有的潛艇、火車頭、汽車乃至飛艇上。
至於撘載柴油發動機的戰車, 在Diesel氏死後20年才首次問世。相信更出乎他意料的是, 世界上首次採用柴油發動機戰車的國家居然不是他的祖國德國, 而是蘇聯和日本。至於德國首次採用柴油發動機的戰車竟然也拖到二戰之後。．．．．．．為什麼?? 二戰時的德國陸軍竟然沒有柴油發動機戰車??
[ 本文章最後由 DDS 於 2005-10-16 07:27 PM 編輯修改]
追求熱效率
Diesel在1858年出生於巴黎, 父親祖父均為縫書匠(就是手工製造精裝書), 原本是德裔, 父親(1830～1901)那一代才從Augsburg搬到法國, 在巴黎認識了Diesel的母親(亦為德裔)而生下他及兩個妹妹。Diesel一家在1870年因普法兩國交惡, 法國驅逐了所有滯留法國的德裔法國人而被迫回到德國, 返德後Diesel被親戚收養, 之後以優異的成績進入慕尼黑工業大學, 而於1880年以慕尼黑工業大學12年來最優秀成績畢業。畢業後他經由大學恩師的介紹進入了一家生產冰箱的公司, 由於會講法文, 立刻被調到巴黎當店長, 在巴黎這段期間結識了他的終身伴侶……一個叫瑪爾特的德國女孩, 1883年結婚後他立刻辭掉店長職務, 開始了他開發柴油發動機的生捱。
Diesel氏在大學時代就對高效率的內燃機非常感興趣, 當時內燃機的理論已經由法國物理學者Sadi Carnot在1824年發表過, 而1876年德國人Otto也依這個理論實際製作了一個四行程的發動機, 之後經過同是德國人的Maybach改良以汽油為燃料後即成為今日汽油發動機的原型。但是, Otto氏的發動機其熱效率只有14%, 而Maybach的汽油發動機也只有18%, 也就是說燃燒汽油所產生的熱量有80%以上都被浪費掉(註.今日汽油引擎的熱效率約為40%)。
至於Diesel所開發的發動機並非使用混合汽而改採高壓純空氣, 依據Boyle-Charles的法則, 只要有足夠的隔熱壓縮, 純空氣也能達到攝氏數百度以上, 不須任何點火器只要有燃料亦可燃燒爆發。其實這個理論早就有了, 只是實際開發成功的Diesel氏是第一人, 他於是在1893年把這些研究及其開發的原型機公開發表, 並向德國政府取得了專利權。然而柴油發動機最大的技術瓶頸在於必須開發在高壓空氣中注入燃料的噴射器(汽油發動機只要利用汽缸中的負壓吸入燃料即可), 就在Diesel氏忙著改良這個噴射器的同時, 捲入了一場專利權的官司。
其實在Diesel背後一直有個金主Augsburg-Nurnberg機械製造公司(簡稱MAN, 很巧的是Diesel父親是Augsburg人, 母親是Nurnberg人)幫他解決開發所須的費用, MAN也在1900年巴黎萬國博覽會時即已經幫Desel展示過這個研發中的發動機, 雖然引起了世人的注目, 但是或許是Diesel並沒有商業頭腦, 或許是當時柴油發動機還不夠完美(故障率太高), 在10年專利權期間, Diesel的柴油發動機每年只賣出200到300台。Diesel個性本來就比較像學者, 追求完美又個性孤僻, 到1906年終於和MAN鬧分家, 自己跑出來開Diesel機械公司。但是由於專利權的收入被他轉投資而且通通血本無歸, 沒多久他就開始負債累累了, 或許這才是他自殺真正的原因。很諷刺的是在他死後他所開發的柴油發動機才開始有突破性的發展, 以英國為首的歐洲列強在Desel專利權過期後紛紛各自投入這個新式發動機的改良開發, 而終於讓柴油發動機在20世紀與汽油發動機雙足鼎立。當然, 在了解整個歷史背景之後可以發現並非沒有Diesel就沒有柴油發動機問世, 因此對於Diesel之死, 所謂的德國特務說也就不攻自破了!!
補充1
關於汽油引擎與柴油引擎的特徵可參考
柴油引擎與汽油引擎之比較
補充2
德國MAN公司(Maschinenfabrik Augsburg Nurnberg的縮寫)代表作
德國二戰主力豹式戰車
http://www.iwami.or.jp/ms010157/deutsch/panther_g1(2).jpg
[ 本文章最後由 DDS 於 2005-10-16 05:56 AM 編輯修改]
柴油發動機的優點
和汽油發動機比較, 柴油發動機的優點有三：首先是熱效率高!! 汽油發動機最高也只到40%, 但是柴油發動機理論上則可達到60%。而現實上前者也只有後者的三分之二, 也就是說同樣的燃料量, 柴油發動機可以跑汽油發動機1.5倍的距離!!
其次是經濟性!! 柴油本來就比汽油便宜, 而汽油發動機只吃汽油, 但是柴油發動機從汽油到酒精全都吃!! Desel當年甚至還嘗試開發吃碳粉的柴油發動機。
最後是構造簡單堅固!! 由於柴油發動機必須承受壓縮20倍的氣壓, 非堅固不可(當然反過來說就是笨重)。
至於近代戰車採用柴油發動機的理由如下：
第一, 增加行動範圍!! 同樣大小的油箱柴油發動機可以跑汽油發動機的1.5倍距離。早期戰車只是步兵伴隨兵器時還看不太出來, 但是漸漸的編裝成戰車部隊集體行動時, 作戰計畫中要跑同樣距離的柴油戰車部隊其燃料後勤補給的量只有汽油戰車部隊的三分之二。
第二, 柴油除了比汽油便宜之外, 戰時也比汽油容易保有!! 近代戰爭燃料的確保非常重要, 基本上沒有燃料的部隊其戰力幾乎可以說等於零。一般而言像汽油這種高級燃料空軍都有優先調撥權, 所以相對於地面的陸軍作戰部隊而言戰時燃料比較不會因為突然被抽調而破壞原本的作戰計畫(市場區隔!?)。
第三, 柴油的燃點比汽油高很多!! 因而對於戰車而言一中彈就爆炸的危險性就降低很多, 相對的就是戰場中的戰車存活率會比較高。所以像俄國的T-34在二戰時備用油桶直接設在戰車外面乃是因為裝的是柴油的緣故。
http://miraikoro.3.pro.tok2.com/travels/ParisLondon/8IMT34.jpg
蘇聯T-34戰車, 後方可看到掛在引擎室側方的備用油桶
[ 本文章最後由 DDS 於 2005-10-16 08:01 AM 編輯修改]
戰車與柴油發動機
英國最早採用柴油發動機的戰車是由英國Ricardo公司在1927年為Vickers中型戰車所設計四汽缸水冷式90馬力的柴油引擎。之後雖然有AEC、GM、A-12 Matilda步兵戰車、Valentine步兵戰車等以柴油為動力之戰車, 但是英國的主力戰車一直還是採用自飛機用發動機所衍生出來的汽油引擎為主。
http://military.sakura.ne.jp/army/uk/it-mk1.jpg
英國A-12 Matilda步兵戰車
http://military.sakura.ne.jp/army/uk/it-mk3.jpg
英國Valentine步兵戰車
美國
而美國雖然有採用GM公司設計的柴油引擎M4A2 Sherman戰車, 但是這一批戰車大部分依軍事援助法被送到蘇聯去, 美國陸軍自己反而沒有在實戰中使用到這批戰車。
http://www.jagdtiger.de/USTanks/M4-09.jpg
美國M4A2 Sherman戰車
蘇聯
至於真正在二次大戰中完全採用柴油戰車的國家正如前面所提過的只有蘇聯和日本。蘇聯以Fiat(飛雅特)所製造的飛機柴油引擎為範本開發了V字排列12汽缸的BD-2柴油引擎, 1933年裝在BT-5戰車上通過測試後再經若干改良而在1939年以V-2定名並成為俄國戰車的標準配備, KV-1重型戰車、T-34中型戰車、IS(JS)系列重型戰車均採用V-2柴油引擎, 戰後V-2系列仍然經過數次改良而一直用到1970年代左右。
http://www.battlefield.ru/tanks/kv1/kv1_21.jpg
蘇聯KV-1重型戰車
日本
日本的話則是因身處遠東, 一開始就考慮到戰時汽油確保的問題而於1932年著手開發柴油發動機, 特別是在中國大陸戰場連冷卻水都有問題(因為中國水源大多來自井水之類的硬水), 1936年完成配備在八九式中型戰車的氣冷直列式6汽缸柴油引擎。之後此一系列的柴油引擎被軍方賦予”統式引擎”之代號, 有各種不同的規格(排氣量從7200到21600 cc), 最大的馬力可達300匹馬力, 一式中型戰車之後均採用這種柴油引擎。
http://military.sakura.ne.jp/army/jp/tihe.jpg
日本一式中戰車
[ 本文章最後由 DDS 於 2005-10-16 07:16 PM 編輯修改]
德國戰車採用汽油發動機
柴油發動機雖然是由德國人開發的, 但是二次大戰中德國並沒有生產任何柴油戰車, 唯一的只有Mercedes-Benz(賓士)公司有輛配備自家開發柴油引擎的VK3002BD戰車原形車, 但是並沒有被德國軍方採用, 制式戰車自I號戰車B型以後一直都採用Maybach公司所開發的汽油發動機。Maybach公司所開發的柴油發動機的確在飛機、火車頭方面的口碑一直都不錯, 德國戰車發動機因而就直接採用Maybach公司的產品。事實上在開發柴油發動機上佔有一席之地的德國MAN公司、Krupp公司在二次大戰中均有參與德國戰車的設計開發與生產, 但是所有的戰車卻一律採用Maybach公司的汽油引擎, 因而我們只能說這一點應該是牽涉到德國陸軍技術政策的考量了。http://military.sakura.ne.jp/army/gr/pzkpfw1.jpg
德國I號戰車B型
雖然說都是柴油引擎, 但是火車頭、潛艇這類大型發動機與汽車、戰車所要求的性能完全不同, 前者為重量大的低轉速引擎, 後者為輕量的高轉速引擎, 像德國U艇採用MAN公司的柴油引擎就是屬於前者。小型輕量的高轉速柴油引擎的關鍵技術在於燃料之霧化(汽油引擎是使用化油汽利用真空及噴嘴使汽油霧化, 柴油引擎則必須使用高壓力及噴嘴使柴油霧化), 1920年代的柴油引擎多半是利用高壓空氣與燃料混合噴出以達到霧化的效果(含氣噴射), 當年的技術力還無法讓純粹柴油形成大小均一粒子的霧狀(無氣噴射), 即使後來開發出來的壓縮機亦非常笨重, 這一點就很難讓柴油引擎裝在戰車汽車上。
1927年Robert Bosch公司才開發出無氣燃料霧化的壓縮機, 因而進入1930年代, 柴油引擎的可信度大為提升, 列強於是紛紛投入飛機柴油引擎的開發競賽裏。雖然對航空器而言重量一直是決勝的關鍵, 但是若考慮到長距離航行時, 因省油而減少的燃料量也是很可觀的, 更何況柴油引擎比汽油引擎耐用。這也讓1930年代起飛行船以柴油引擎為主流, 順著這個趨勢, MAN、Mercedes-Benz(賓士)、Fiat(飛雅特)、Rolls-Royce(勞斯萊斯)、Junkers、Ricardo等世界有名的大廠也開始開發大型航空器的柴油引擎, 不過唯一成功的只有Junkers的Ju204/205/207系列。
http://www.world-war-2-planes.com/images/Ju87_infl_color_550.jpg
Junkers公司代表作Ju87俯衝轟炸機
[ 本帖最後由 DDS 於 2009-4-25 02:29 編輯 ]
尋找油田, 追逐石油
在1920年代柴油汽車並不如今天普遍, 即使到1930年代中期, 一般市面上汽油仍然是比柴油普及。事實是當年德國入侵法國的德軍裝甲部隊很多時候就是直接利用路邊加油站掠奪燃料進行補給的, 若是採用柴油戰車, 以當年的環境恐怕就沒辦法這麼方便了(雖然說柴油引擎也可以吃汽油)。歐洲自從拿破崙戰爭軍事近代化以後, 就不太考慮這種戰地掠奪物資的作戰方式。基本上事先的作戰計畫中食物跟燃料的補給一定會是最重要的一環, 而且一定要能送達第一線, 否則這個仗就不必打了。然而那時在德軍首腦裡關於燃料(石油資源)確保, 希特勒似乎比軍方還早想到。早在1936年6月希特勒還沒拿到政權之前就和德國石化企業I.G. Farben(Interessengemeinschaft Farben的縮寫)公司私下協調過, 會優先保護I.G Farben的利益, 而這家企業主要做的是從石炭精煉航空用汽油。
希特勒對於石油資源確保的想法幾乎已經到類似宗教信仰的地步, 他常提到日爾曼民族的生存圈包括糧食生產地及石油生產地, 所以一開始就和羅馬尼亞結盟以便取得其油田, 接著在1941年攻打蘇聯時推翻參謀本部的作戰計畫而要求將兵力主攻高加索的巴庫(Baku)油田地區。他常常公開指責德軍將領完全沒有考慮到戰爭的經濟問題。
然而在攻佔高加索油田的作戰卻因天候惡化及補給線過長以致於戰線停滯不前。這次作戰和西部戰線完全相反, 德軍雖然也成功的佔領了蘇聯軍的補給庫, 然而庫存的只有柴油沒有汽油, 德軍戰車完全沒法使用。
到1942年, 德軍主力仍然在攻高加索油田。只要打下來, 不只德國石油資源的問題便可解決, 蘇聯軍也會喪失戰鬥意志, 德軍甚至已經成立油田保修旅, 以便在攻下之後能在最短的時間內恢復石油生產。然而1942年的攻勢也和去年一樣, 同樣是因為燃料不足而不得不退而改採守勢作戰。
至於希特勒所期待I.G Farben企業的合成石油, 到1944年初已佔德國石油供給的75%, 航空用油的92%。I.G. Farben企業甚至在波蘭Auschwitz-Brikenau猶太人集中營旁設立合成石油精煉廠提煉石油, 當時德國石油來源有三分之一來自猶太集中營的生產力。
http://idata.over-blog.com/0/42/22/84/auschgate.gif
被列為世界遺產的波蘭Auschwitz-Brikenau猶太人集中營
1944年5月起, 盟軍開始轟炸德國佔領地裡的石油工廠及油田, 德國合成石油的產量一下掉到原來的十分之一, 所有的飛機戰車通通停擺, 第三帝國的命運也隨著合成石油的消失而走到盡頭了。
[ 本帖最後由 DDS 於 2009-4-25 02:29 編輯 ]
為什麼德軍沒有採用柴油戰車?
最後, 又回到本題來, 德軍為什麼沒有採用柴油戰車呢?前面拉拉雜雜寫了這麼多, 各位或許還是整理不出個頭緒, 歷史上也沒有確定的資料可以解答。最可能的原因可能是, 或許當年德軍首腦參謀本部主要作戰考慮都是以歐洲境內為主, 所以燃料問題並沒有那麼嚴重吧? 或許是德軍一直把戰車當成是步兵協同作戰的兵器, 所以並不要求戰車需要太長的續航力吧? 或許當時戰車柴油引擎的技術還不是很成熟, 但是以當年德國的工業潛能, 要解決這個問題應該不會太困難, 所以應該非不能也, 是不為也!!
而且, 就算德國真的開發出柴油戰車, 也不能保證第三帝國的最後勝利!! 因為只要石油產業遭到破壞, 無論是汽油還是柴油都一樣會陷入不足的狀態。
不過在東部戰線, 如果是採用柴油戰車的話, 不只德軍的作戰行動半徑可以增加, 補給量也可以減輕, 就比較不會發生因燃料不足而停止攻勢的窘境, 對與戰局的逆轉多少會有些幫助。
無論如何, 柴油發動機之母Diesel先生的祖國竟然沒有開發柴油戰車, 在科學技術史上實在是很耐人尋味!!!
[ 本文章最後由 DDS 於 2005-10-16 05:23 AM 編輯修改] 的確耐人尋味。會不會是因為當時的柴油引勤有什麼地方，德國軍方認為性能上無法和汽油引勤比？我是個大外行，不知道。
萬寶路是MAN迷，搞不好他知道。 Originally posted by Infantry at 2005-10-16 09:21 AM:
的確耐人尋味。會不會是因為當時的柴油引勤有什麼地方，德國軍方認為性能上無法和汽油引勤比？我是個大外行，不知道。
萬寶路是MAN迷，搞不好他知道。
老實說小弟也是看到這篇文章才注意到原來二戰德國戰車竟然都是汽油引擎!!
這方面也是外行
或許德國軍方一開始沒有要打蘇聯的計畫, 或是即使打蘇聯以當時德軍的攻勢誤判幾個月就可以攻下莫斯科使之投降, 所以以俄國以外的歐洲為主戰場而考量的?
不過不知德國非洲軍團在這方面是否有遇到同樣的困擾
以前當兵時聽過老士官長說過......
"軍車除了醬油以外, 什麼油都吃!!"
原來指的就是柴油引擎!!